土のミクロスケール多相系組織形態変化のモデル化－地盤変形予測技術の再構築へ

粒状体マイクロメカニクスベースモデルの不飽和土への拡張：ミクロスケールの多相系組織形態変化に基づき，メソ～マクロの土の挙動を基本的な土質力学の物理量を用いて記述するマイクロメカニクスベースモデルを構築し，これを実装した地盤の変形解析法を確立した．土相のみの粒状体マイクロメカニクスベース構成式を定式化した．特に，飽和度の高い領域についての定式化した．これに，実験で明らかにした間隙流体の存在形態，液架橋構造のサクションから，水分保持特性曲線を記述するとともに，有効応力と土粒子間接触力への寄与を考慮した不飽和土のモデルへ拡張した．この時，入力パラメータはマクロな飽和度のみであり，水分の分布は土粒子接触点，個々の間隙体積の分布からモデル化した．DEMによる実験結果の解釈とモデル検証：DEMシミュレーションを実施し，解析的に多相系組織形態変化を解釈した．また，DEM解析の結果の比較からマイクロメカニクスベースモデルの検証を試みた．超解像技術によるミクロ～メソへのアップスケーリング：X線マイクロCT画像にデータサイエンスを適用し，土が粒状体として潜在的に有するミクロな不均質性とメソ・マクロの物性値の空間変動の関係をモデル化し，不均質性のミクロ～メソ～マクロへのスケールアップを試みた．ミクロスケール(土粒子・間隙)の高解像度CT画像とメソスケール(供試体)の中解像度CT画像の関係を「学習」させることにより，ミクロスケールの高解像度を維持した状態でメソスケールの空間規模の画像を取得する．これにより，数cmスケールの供試体全体にミクロスケールの不均質性をアップスケーリング手法を開発した．

粒状体マイクロメカニクスベースモデルの不飽和土への拡張：ミクロスケールの多相系組織形態変化に基づき，メソ～マクロの土の挙動を基本的な土質力学の物理量を用いて記述するマイクロメカニクスベースモデルを構築し，これを実装した地盤の変形解析法を確立した．土相のみの粒状体マイクロメカニクスベース構成式を定式化した．特に，飽和度の高い領域についての定式化した．これに，実験で明らかにした間隙流体の存在形態，液架橋構造のサクションから，水分保持特性曲線を記述するとともに，有効応力と土粒子間接触力への寄与を考慮した不飽和土のモデルへ拡張した．この時，入力パラメータはマクロな飽和度のみであり，水分の分布は土粒子接触点，個々の間隙体積の分布からモデル化した．DEMによる実験結果の解釈とモデル検証：DEMシミュレーションを実施し，解析的に多相系組織形態変化を解釈した．また，DEM解析の結果の比較からマイクロメカニクスベースモデルの検証を試みた．超解像技術によるミクロ～メソへのアップスケーリング：X線マイクロCT画像にデータサイエンスを適用し，土が粒状体として潜在的に有するミクロな不均質性とメソ・マクロの物性値の空間変動の関係をモデル化し，不均質性のミクロ～メソ～マクロへのスケールアップを試みた．ミクロスケール(土粒子・間隙)の高解像度CT画像とメソスケール(供試体)の中解像度CT画像の関係を「学習」させることにより，ミクロスケールの高解像度を維持した状態でメソスケールの空間規模の画像を取得する．これにより，数cmスケールの供試体全体にミクロスケールの不均質性をアップスケーリング手法を開発した．